當水冷壁管內汽水混合物中蒸汽的含量增加到一定程度時，水冷壁管內汽水混合物的流動由環狀流動向霧狀流動過渡，由于水膜被蒸干或被蒸汽撕破，使管壁直接與蒸汽接觸，因蒸汽的冷卻能力比汽水混合物小得多，管壁緝度迅速上升，稱為第二類膜態沸騰。出現第二類膜態沸騰不是由于水冷壁管的熱負荷過高，而是由于水冷壁管中汽水混合物的蒸汽干度過高。出現第二類膜態沸騰的最小干度稱為臨界干度。

隨著壓力的提高，爐水的飽和溫度也相應提高，水的密度和表面張力都減小，水膜的穩定性降低，即水膜更易被撕破，導致第二類膜態沸騰的臨界干度下降，使得第二類傳熱惡化提前發生。對于一次通過的直流鍋爐來說，作為蒸發受熱面的水冷壁管，要完成將爐水全部蒸發的任務。水冷壁管中蒸汽的干度從零變為1.必定從某點開始蒸汽的干度大于或等于臨界干度.水冷壁管內開始出現第二類膜態沸騰。從某點開始往后的水冷壁管段一直處于膜態沸騰工況之下.壁溫因傳熱惡化而顯著升高。所以.直流鍋爐出現第二類膜態沸騰的水冷壁管段，除采用耐高溫的合金鋼管材外，還采用內螺紋管.使管壁溫度低于管材允許使用溫度。