Kjarninn í hönnun kolefnisstálpípna er að tryggja þrýstings-burðargetu við rekstrarþrýsting. Veggþykkt pípunnar þarf að reikna út og ákvarða út frá miðlungsþrýstingi, þvermál pípunnar, rekstrarhitastig og efnisstyrk. Algengar formúlur innihalda hönnunarformúlur frá ASME eða GB stöðlum til að tryggja að leiðslan verði ekki fyrir plastlegri aflögun eða rifni meðan á langtíma-aðgerð stendur, ásamt því að huga að hagkvæmni og efnisnýtingu.
Hönnun kolefnisstálröra krefst einnig tillits til tengiaðferða og þéttingarafköstum. Val á tengiaðferðum eins og suðu, flansum og þráðum ætti að byggjast á rekstrarumhverfi leiðslunnar og viðhaldskröfum, en tryggja áreiðanlega þéttingu. Vinnslunákvæmni pípuenda, suðugæði og val á þéttingarþéttingum eru allir mikilvægir þættir til að tryggja að leiðslukerfið leki ekki.
Við hönnun kolefnisstálröra þarf að leggja mat á eiginleika miðilsins og umhverfisaðstæður. Ef nauðsyn krefur ætti að bæta við-tæringarvörnum eða nota innri fóður/húðunarmeðferð til að lengja endingartímann. Á sama tíma er öryggisstuðull venjulega notaður í hönnuninni til að taka tillit til óvæntra yfirþrýstings, hitasveiflna og öldrunarþátta, sem tryggir að leiðslukerfið geti enn starfað á öruggan hátt við erfiðar aðstæður.