老化效应对涂层表面池沸腾传热性能的影响.pdf

第58 卷第1期2024年1月原子能科学技术Atomic Energy Science and TechnologyVol.58,No.1Jan.2024老化效应对涂层表面池沸腾传热性能的影响钟达文，廉学新，史昊鹏，韩昱程（华北电力大学北京市非能动核能安全技术重点实验室，北京10 2 2 0 6）摘要：压力容器外部冷却(ERVC)是第三代压水堆核电站严重事故缓解策略的关键技术，其表面临界热流密度（CHF)决定了压力容器的完整性。为探究压力容器真实材料SA508钢表面老化对涂层表面CHF特性的影响，开展了SA508钢光表面和基于SA508钢的TC4钛合金多孔涂层表面在不同老化状态下的沸腾换热特性实验研究。结果表明：SA508钢光表面在水中会快速氧化，随着老化的加深，其CHF呈上升趋势，上升幅度在2 0%以内；CHF增强的原因在于SA508钢氧化生成了能改善表面润湿性的Fe:O4磁性微纳米颗粒层。随着氧化的加深,TC4涂层表面由超亲水特性变为疏水特性，基体 SA508钢生成的氧化物易堵塞涂层孔隙，CHF呈恶化趋势。关键词：相变；传热；涂层；沸腾换热；临界热流密度；氧化中图分类号：TL33；T Q 0 2 6.4doi:10.7538/yzk.2023.youxian.0257Effect of Aging Effect on Boiling Heat TransferPerformance of Coating SurfaceZHONG Dawen,LIAN Xuexin,SHI Haopeng,HAN Yucheng(Beijing Key Laboratory of Passive Nuclear Power Safety and Technology,North China Electric Power University,Beijing 102206,China)Abstract:External reactor vessel cooling(ERVC)is a key technology in the severe acci-dent mitigation strategy of third generation pressurized water reactor nuclear powerplants,and the critical heat flux(CHF)determines the pressure vessel integrity.Stud-ies on ERVC boiling heat transfer enhanced by coating show that coating surface can sig-nificantly increase CHF,in order to investigate the aging effect of the real material ofnuclear reactor pressure vessel SA508 steel surface on CHF characteristics of coatingsurfaces,experimental studies on boiling heat transfer characteristics of SA508 steelbare surface and TC4 titanium alloy porous coating surface based on SA508 steel underdifferent aging conditions were carried out.The substrate of SA508 steel bare surfacewas made of copper block and 3 mm thick SA508 steel by explosive welding.The TC4titanium alloy porous coating surface was prepared by spraying particles on the bare sur-face of SA508 steel by supersonic cold gas spray technology.The micro-scale(the diam-eter of particles is 10-50 m)TC4 titanium alloy particles were accelerated to a high文献标志码：A文章编号：10 0 0-6 9 31(2 0 2 4)0 1-0 0 9 3-10收稿日期：2 0 2 3-0 4-0 7；修回日期：2 0 2 3-0 5-2 2基金项目：国家自然科学基金（517 0 6 0 6 8）；北京市自然科学基金（319 2 0 35）；中央高校基本科研业务费（2 0 2 0 MS034）94speed of 400-500 m/s by the propulsion from a stream of high-pressure inert gases witha much lower temperature than thermal spraying.Four kinds of aging experiments werecarried out on the SA508 steel bare surface and three kinds of aging experiments on theTC4 titanium alloy porous coating surface at the inclination angle of 5.The resultsshow that the SA508 steel bare surface oxidizes rapidly in water,and the CHF tends toincrease with the deepening of aging,within 20%.The scanning electron microscopyand EDS characterization were used to analyze the surface characteristic.The CHFenhancement is due to the generation of Fe:O4 magnetic micro-nano particle layers thatimprove surface wettability and added the nucleation sites by oxidation of SA508 steel.Nevertheless,the CHF increase due to oxidation is limited.Compared with the SA508steel bare surface,the CHF of TC4 coating surface without oxidation increases morethan 36.9%.The TC4 coating surface changes from super-hydrophilic to hydrophobicwith the deepening of oxidation,the oxide generated by substrate SA508 steel is easy toclog the coating pores,and the CHF shows a deterioration trend.The application ofporous coating technology to enhance the performance of ERVC needs to consider addingoxidation resistance layer between the SA508 steel substrate and the porous coatingsurface,and the problem of bonding strength and alternating stress of multilayer coatingshould be solved.This study helps to deepen the understanding of enhanced heat trans-fer technology for ERVC and lays the foundation for subsequent research.Key words:phase change;heat transfer;coating;boiling heat transfer;critical heatflux;oxidation压力容器外部冷却(ERVC)技术可极大程度地避免核反应堆堆芯熔化等严重事故的发生，现已广泛应用于新一代先进压水堆，如AP1000、CAP1400、H PR 10 0 0 和APR1400等1。为了避免压力容器外部冷却失效，需确保压力容器下封头在经历剧烈的沸腾换热过程中始终不发生沸腾临界。因此，提高压力容器的CHF成为实现压力容器外部冷却的关键2-3。针对压力容器外部冷却领域的强化沸腾换热研究引起了广泛关注，其主要研究思路为：1）在下封头外侧优化保温层结构以促进两相流的流动4-6 ；2）在下封头外表面设计强化结构7-11;3）采用纳米流体12-16 。国内外研究主要侧重于下封头外表面的强化结构设计和开发，其中涂层表面是重点研究方向之一。Sohag等7 提出采用冷喷涂技术在压力容器外表面制备多孔涂层，制备了不锈钢下封头-铝颗粒多孔涂层，在去离子水中进行了瞬态淬火冷却实验研究，结果表明冷喷涂形成的多孔涂层相对于不锈钢光表面能够明显提高CHF，增幅达31%8 9%。D i z o n 等8 利用SBLB实验系统原子能科学技术第58 卷研究了基于铝基体烧结均匀多孔铝涂层表面在瞬态火及稳态沸腾换热状态下局部CHF的变化规律，与光表面相比，多孔铝涂层表面的局部CHF并非从底部到顶部呈线性增长，整体CHF增幅为42%112%。CHF增强的原因在于多孔涂层的毛细效应使得表面有连续的液体供给。Shi等9 采用冷喷涂技术制备了铜基体的针翅结构与多孔涂层相结合的毫米-微米双尺度结构表面，相对于铜光表面，毫米-微米尺度耦合的针翅涂层结构表面能明显增强沸腾换热并具有可观的CHF增幅，CHF可提高45%6 1%。Jo 等17-18 采用冷喷涂技术在铜基体表面分别构造梯台结构和三角形截面结构开展了稳态池沸腾实验,CHF获得了不同程度的提高。Li等19 实验研究了TC4钛合金多孔涂层孔隙率对 SA508钢表面CHF的影响，实验发现CHF随着孔隙率的增加而增大，当孔隙率为2 7.5%时，CHF增幅可达51.8%。上述研究表明，多孔涂层结构表面能够明显提高CHF。SA508系列钢具有优异的力学强度和冲击韧性，其中SA508-3钢的抗拉强度和屈服强第1期度分别达到550 MPa和345MPa以上2 0 1，成为大功率反应堆压力容器的首选材料。由于铜和铝的热导率较高，现有大部分强化沸腾换热实验基于铜表面和铝表面，然而，不同材料换热表面的表面特性各异,CHF性能差异较大2 1-2 3。部分实验结果显示，碳钢表面的CHF较铜和不锈钢表面的CHF更大，而且高温氧化产生的氧化层导致表面粗糙度增加，汽化核心增多，润湿性改善，以上因素都有利于 CHF的增加2 4-2 6 。然而，在核电站的整个寿命周期中，SA508钢由于受热、氧化、辐照等环境的影响会发生老化和腐蚀等物理和化学变化。长期处于高温的SA508钢会在其表面形成氧化层2 7-2 8 ，氧化层的微观结构非常复杂。SA508钢上的氧化层通常由3层组成，最内层最靠近基体，为氧含量最低的钨铁矿（FeO），中间层为磁铁矿（Fe:O），最外层为薄富氧赤铁矿（Fe O）2 9 。因此，采用铜和铝表面的实验并未真实反映低碳钢压力容器外部冷却的沸腾换热性能。鉴于表面材料对CHF性能有着重要的影响，而现有涂层强化沸腾换热研究大多未考虑真实材料表面老化效应对表面沸腾换热性能的影响，本文探讨SA508钢在高温氧化后的沸腾钟达文等：老化效应对涂层表面池沸腾传热性能的影响1.1实验装置本文采用可旋转朝下平板表面沸腾换热实验装置（图1)对SA508钢表面开展临界沸腾换热实验研究。实验装置包括实验水箱、可旋转实验体、冷凝器、辅助加热水箱、功率控制系统和数据采集系统。其中去离子水在辅助加热水箱内加热至饱和状态以消除不凝结气体的影响。通过水泵将饱和水注人实验水箱中进行沸腾实验。实验件包含铜基体、电加热棒和实验元件3部分，如图2 所示。电加热棒嵌在铜基体内部提供沸腾换热所需的热源，实验件安装在可旋转实验体内，然后采用保温措施将装置的热损失降低至最低，只有实验元件的换热表面与水接触时发生沸腾。功率控制系统通过调节电加热器功率控制换热表面的热流密度。在实验元件两侧各有3个间隔5mm、竖直排列的细孔，孔径为1 mm，用于安装热电偶温度计,标记为TT。，温度及其他数据由数据采集系统采集。95换热性能，并进一步研究基于SA508钢基体的均匀多孔涂层表面老化后的沸腾换热性能，从而探讨涂层表面应用于ERVC的可行性。1实验装置与方法功率控制系统冷凝器去离了水辅助加热水箱电加热器汽泡加热表面泵一区图1实验系统示意图Fig.1Schematic diagram of experimental system1.2实验表面本文针对SA508钢光表面和SA508钢基体-TC4多孔涂层表面进行沸腾实验，探究不同老化状态下沸腾换热性能的变化。实验元件如图2、3所示，其主体材料为铜，圆柱直径为角度调整装置热电偶一保温材料可旋转实验体数据采集系统一去离子水卖验永箱观察窗50mm，在圆柱体铜基体的顶部通过爆炸焊的方式焊接3mm厚SA508钢，该厚度可消除其对CHF的影响30 1。采用冷喷涂的方式制备TC4涂层表面，具体工艺参见文献9 ，工艺参数列于表 1。TC4合金是一种中等强度的-96型两相钛合金，具有优异的综合性能，长时间工作温度可达40 0。TC4合金颗粒熔点高、强度大，在冷喷涂过程中难以产生热塑性变形，容易形成内部孔隙均匀的多孔涂层，有利于液体润湿换热表面。换热表面电加热棒剖视图图2 实验件示意图Fig.2Schematic diagram of test piecea图3SA508钢光表面（a)和TC4涂层表面（b)Fig.3SA508 steel bare surface(a)andTC4 coating surface(b)表1TC4多孔涂层表面参数Table 1Surface parameter of TC4 porous coating参数喷涂颗粒平均粒径dp，m涂层孔隙率，%涂层厚度，m1.3实验方法本研究采用稳态加热实验方法开展表面在朝下倾角5（完全朝下为0)时的沸腾换热性能测试，将电加热棒的功率控制在恒定值后等待一段时间，当实验元件上的温度测点数据保持恒定一段时间即视沸腾达到稳态，此时记录温度和电功率等参数并作为稳态沸腾实验数据，继续提高电功率至下一水平，重复上述实验步骤，逐渐提高功率水平直至沸腾危机发生时，立即关闭电加热棒，让实验表面自行冷却。据Birosca等2 9 的实验结果，SA508钢表原子能科学技术第58 卷面的氧化层厚度随暴露时间和氧化温度的增加而增加。实验发现在6 50 110 0 温度内，暴露时间超过18 0 0 s后，氧化层厚度基本不变。这主要是铁离子和氧离子在一定温度下，由于氧化层的存在导致其扩散难度增加。实际核电站一回路长期运行温度为2 9 0 330，压力容器外表面温度低于上述温度。为研究老化效应对SA508钢光表面和TC4涂层表面沸腾换热特性的影响，本研究开展了表2 所列7 种工况实验。工况SA508-AT0为采用全新SA508钢结构示意图光表面开展沸腾实验获得CHF，工况SA508-AT1表示SA508钢光表面沸腾实验8 h后进行实验测量，获得CHF值；工况SA508-AT2表示SA508钢光表面沸腾实验16 h后进行测b量获得CHF。表2SA508钢光表面和TC4涂层表面实验工况Table 2Test conditions of SA508 steel bare surface andTC4 porous coating surface工况实验件SA508-ATOSA508钢光表面SA508-AT1SA508钢光表面SA508-AT2SA508钢光表面SA508-AT3SA508钢光表面数值TC4-ATO全新TC4涂层表面1050TC4-AT130TC4-AT23001.4数据处理方法换热表面的热流密度q由差分公式计算：q=-keuodT一kcu3T-4T,+T:(1)24元式中:kcu为铜的导热系数;dT/d为温度梯度。换热表面的壁面温度Tw由式(2)计算：Tw=Ti-gArcu_ gAr.(2)kcuksT=T W-T s式中：T1为距离壁面最近的热电偶测点温度；s为SA508钢厚度；.ccu为T测点和壁面的距离与cs的差值；ks为SA508钢的导热系数；T为壁面过热度；T。为去离子水的饱和温氧化时间沸腾氧化8 h沸腾氧化16 h马弗炉中6 50 环境保温6 hTC4涂层表面沸腾氧化8 hTC4涂层表面静置氧化 2 0 0 0 h(3)第1期度；h为沸腾换热系数，是热流密度q和壁面过热度T的比值。热电偶测温精度为士0.5，尺寸的测量精度为士0.0 2 mm。经不确定性分析，表面热流密度的不确定度小于5%，沸腾换热系数的不确定度小于10%。2结果与讨论2.1SA508钢光表面沸腾换热性能SA508钢光表面各工况下热流密度随壁面过热度的变化示于图4。实验采用稳态加热方法，在电功率增加阶段，壁面过热度随热流密度的增大先增大后减小，在高热流密度时，壁面过热度下降，说明此时其沸腾换热系数得到增强。CHF值随着氧化程度的上升而呈升高趋势，但整体上升幅度小于2 0%。SA508-AT0工况下,其CHF为7 9 8.5kW/m;SA508-AT1工况下,表面经过8 h沸腾氧化后的 CHF为851.4kW/m；SA 50 8-A T 2 工况下，表面经过16h沸腾氧化后的CHF为8 2 8.1kW/m；SA508-AT3工况下，表面完全氧化后的CHF为9 35.9 kW/m。说明SA508钢光表面的氧化有利于提高CHF，提升幅度达到17%。当壁面温度出现跃升时，表面由核态沸腾转变为膜态沸腾，此时立即关闭电加热器，热流密度逐渐降低，同时壁面过热度逐渐上升。由于关闭了电加热器，随着实验元件内热量的逐渐流失，1000CHF4thCHF2ndCHF1st800OCHF3rdtE(-u:MD)/b600400F200F0F020406080100120T/图4SA508钢光表面各工况下热流密度随壁面过热度的变化Fig.4Change of heat flux of SA508 steelbare surfaces with wall superheatunder various working conditions钟达文等：老化效应对涂层表面池沸腾传热性能的影响(-X-M-D/43020F10F00图5SA508钢光表面各工况下的沸腾换热系数Fig.5Boiling heat transfer coefficient of SA508steel bare surfaces under various working conditions-SA508-ATOOSA508-AT1SA508-AT2SA508-AT3国/曲线方向97表面的膜态沸腾逐渐转变为核态沸腾，直至实验元件完全冷却。SA508钢光表面各工况下的沸腾换热系数如图5所示。可见，SA508钢光表面的沸腾换热系数随热流密度的增加整体呈增加的趋势，基本在CHF附近达到极大值，关闭电加热器后，随着膜态沸腾的进行，沸腾换热系数随热流密度的降低而逐渐下降。SA508钢光表面的沸腾换热系数随着老化程度的加深整体不断上升，但持续沸腾换热16 h后出现下降。SA508-AT2工况的沸腾换热系数在相同热流密度下基本高于其他工况，沸腾换热系数最大值（hmax）出现在SA508-AT3工况，为 56.7 kW/(mK),其沸腾换热性能的上升与SA508钢光表面氧化后出现的 Fe:O4 磁性微纳米结构有关。60-SA508-ATO50FOSA508-AT1SA508-AT2SA508-AT340曲线方向200400q/(kWm2)2.2TC4涂层表面沸腾换热性能TC4涂层表面热流密度与壁面过热度的关系如图6 所示，其热流密度随过热度的变化规律和SA508光表面类似。TC4-ATO工况的涂层表面CHF为10 9 3.3kW/m；T C 4-A T 1工况下，经过8 h沸腾后的涂层表面CHF为1089.2kW/m，前两次工况下CHF基本不变，比SA508钢光表面前两个工况的CHF高28%以上。然而,TC4-AT2工况的CHF明显下降，长期老化后的TC4多孔涂层表面的CHF为8 0 6.5kW/m，下降幅度约2 6%，说明老化后的TC4涂层的沸腾换热性能出现了明显的恶化。16008001000偏低。981200元CHF2nd-10509900F(c_u:M)/b750F600F450300150F00图6 TC4多孔涂层表面各工况下热流密度随壁面过热度的变化Fig.6Change of heat flux of TC4 porouscoating surfaces with wall superheatundervarious working conditionsTC4涂层表面各工况下的沸腾换热系数随热流密度的变化示于图7。在升功率工况下，沸腾换热系数随热流密度的增大而增加。在关闭电加热器后，沸腾换热系数随热流密度的降低而下降。TC4涂层表面的沸腾换热系数随老化程度的加深呈恶化趋势。TC4-AT2工况下的hmax为8.8 5kW/(mK),TC4-AT0工况下的hmax为19.9 kW/mK），说明老化会降低TC4多孔涂层的沸腾换热性能。同时TC4表面的沸腾换热系数整体低于SA508钢光表面,原因在于 TC4涂层表面的沸腾换热系数的计算是基于SA508钢基体表面，TC4多孔涂层厚度为30 0 m,导热系数约为8 W/（m K)，约为SA508钢光表面的1/5,因此TC4多孔涂TC4-ATO20FOTC4-AT1TC4-AT2(-X-z-U-M-D)/M15105曲线方向0F102004006008001 0001200q/(kWm-2)图7TC4多孔涂层表面各工况下的沸腾换热系数Fig.7Boiling heat transfer coefficient of TC4 porouscoating surfaces under various working conditions原子能科学技术第58 卷层增加了传热的热阻，使得等效沸腾换热系数CHF1stTC4-ATOOTC4-AT1TC4-AT2?CHF3rd/曲线方向150100T/2.3老化效应对比田道贵等31针对SA508钢光表面的老化实验设计了3套方案：1）水预热到准饱和状态后，SA508钢光表面恒功率沸腾加热2 h开展CHF测试；2）水预热到准饱和状态后，SA508钢光表面恒功率沸腾加热4h开展CHF测试；1502002503）水预热到准饱和状态后直接开展CHF测试，且连续重复4次。图8 为本实验结果与田道贵等31实验结果的对比，可发现，SA508钢光表面的老化对其 CHF的影响明显弱于TC4多孔涂层表面，主要原因在于SA508钢光表面在去离子水中的氧化腐蚀速度非常快，表面可迅速形成润湿性良好的纳米颗粒层，而涂层表面由于氧化物的填充导致孔隙率下降，润湿性变差。1200元1000(c-u-MD/AHO800F600F4002000图8 老化效应对表面CHF的影响Fig.8Aging effect on CHF of surfaces1）SA 50 8 钢光表面老化效应分析SA508光表面制备时采用7 0 0 0 目砂纸打磨，其表面已出现了镜面反射效果。图9 为全新状态下SA508钢光表面的SEM图像，表面微观形貌平整，仅有一些打磨产生的划痕。图10 为SA508钢经过6 50 高温6 h氧化后的SEM图像，表面产生了一层黑色的氧化物，可明显观察到微纳米尺度的氧化层，氧化层内有大量的孔穴通道。SA508钢光表面氧化前后各元素含量的变化列于表3,EDS分析发现，SA508钢光表面氧化前O元素质量占比仅为0.5%，氧化后0 元素含量上升至2 4.7%，其他元素含量由于O元素的增加而下降。SA508钢光表面氧化前后的XRD谱对比如图11所示。图11表明，氧化前表面物相为-铁素体，SA508光表面TC4多孔涂层表面SA508-饱和水加热2 h31SA508-饱和水加热4h31SA508-直接试验重复4次3112测试编号一345第1期氧化后SA508钢光表面除了-铁素体外，还出现了FezO，和Fe;O4,且Fe:O4的含量较Fe2O;高得多。图谱中出现的Gypsum(石膏)为固定样品所使用的黏接剂的主要成分。SA508钢氧化使得CHF增大的主要原因为：1）产生的Fe:O磁性微纳米颗粒层能够改善表面润湿性（图12）；2）氧化后的SA508钢光表面增加了汽化核心密度和换热面积。图9 SA508钢光表面全新状态下的SEM图像Fig.9SEM image of SA508 steelbare surface in new condition2.5002000F()15001000500F010203040 5060708020/)图11SA508光表面氧化前后的XRD谱对比Fig.11 XRD pattern comparison of SA508 steel bare surfaces before and after oxidation2）T C 4涂层表面老化效应分析全新状态下TC4涂层表面的SEM图像如图13所示。由图13可见，涂层由TC4颗粒构成了大量的空穴和通道，使得涂层中增加了大量汽化核心和换热面积，这些微观结构随机相连，导致气泡在加热面成核后可在微结构中缓慢长大，随后从周围阻力较小的通道中逃逸，周围的液体在毛细作用下流入通道对表面附近的液体进行补充，因此大量气泡逃逸和液体润湿钟达文等：老化效应对涂层表面池沸腾传热性能的影响元素氧化前氧化后C1.500.5AI0.5umSiPMoS3500氧化前氧化后-Fe3 0002500200015001000500一一9920 m5um图10SA508光表面氧化后的SEM图像Fig.10SEM image of SA508 steelbare surfaces after oxidation表3SA508钢光表面氧化前后各元素含量的变化Table 3Elemental content change before andafter surface oxidation of SA508 steel bare surface质量分数%质量分数%元素氧化前氧化后2.7Ca24.7Cr0.3Mn0.70.30.30.10.91.10.00.0102030405060 708020/()表面能够有效增强沸腾换热。与SA508-AT0工况下的光表面相比，TC4-ATO工况下TC4涂层的CHF高36.9%，说明均匀多孔涂层可强化沸腾换热。氧化后TC4涂层表面SEM图像如图14所示，TC4多孔涂层在长期静置氧化后沸腾换热性能迅速恶化，原因主要在于SA508钢基体氧化产生的大量氧化物颗粒堵塞了涂层的孔隙。同时氧化后的涂层表面的润湿性变差，如0.50.91.8Fe90.1Co0.9Ni0.8Cu0.7?-FeFe:04.Fe203vGypsum一0.00.21.140.10.90.40.2100图15、16 所示。由图15观察可知，全新状态的TC4多孔涂层表面为超亲水性，液滴在1.2 s内完全在表面铺展且润湿到涂层内部，而图16 显示，长期静置氧化后的TC4多孔涂层表面呈疏水特性,接触角为117.1。氧化后的TC4多孔涂层表面呈红褐色，钛在高温下可能氧化生成紫红色的 TizO3。能谱分析结果表明,涂层表面的红褐色是由于铁的氧化物和钛的氧化物共同存在所呈现的颜色。原子能科学技术t-0.3s=1.2s图15TC4多孔涂层表面氧化前接触角Fig.15(Contact angle of TC4 porous coatingsurface before oxidation第58 卷氧化前3结论本文采用可旋转朝下平板表面沸腾换热实验装置对去离子水中的SA508钢表面开展了图16TC4多孔涂层表面长期静置氧化后接触角Fig.16Contact angle of TC4 porous coating surfaceafter long-term oxidation氧化后t:9L图12 SA508钢光表面氧化前后的接触角Fig.12Contact angles of SA508 steel bare surfacesbefore and after oxidation100um图13全新状态下TC4多孔涂层表面SEM图像Fig.13SEM image of TC4 porouscoating surface in new condition50um图14氧化后TC4涂层表面SEM图像Fig.14SEM image of TC4 coatingsurface after oxidation临界沸腾换热实验研究，分析了老化效应对SA508钢光表面和TC4多孔涂层表面沸腾换热特性的影响，得到如下结论。1）SA 50 8 钢光表面在去离子水中会快速氧化，随着老化的加深，其CHF呈上升趋势，但上升幅度有限。SA508钢氧化产生的氧化物以Fe:O4 为主,磁性微纳米颗粒层能够改善20um表面润湿性，增加换热面积和汽化核心，从而增加CHF。2）T C 4多孔涂层表面在初期可保持CHF稳定，但随着表面的氧化加深，其表面由超亲水特性转变为疏水特性，基体 SA508钢表面生成的氧化物容易堵塞多孔涂层的孔隙,导致TC4涂层表面的CHF特性恶化。3）SA 50 8 钢光表面的沸腾换热系数随着老化程度的加深整体上升，但持续沸腾换热16h后略有下降。TC4多孔涂层表面的沸腾换热系数随着老化的加深呈恶化趋势。4）采用多孔涂层技术强化压力容器外部冷却性能，需要考虑在SA508钢基体和多孔涂层之间增加抗氧化层，同时解决多层涂层的结合强度和交变应力的难题。第1期参考文献：1 林诚格.非能动安全先进核电厂AP1000M .北京：原子能出版社，2 0 0 8：49 3-49 5.2YANG J.Development of heat transfer enhance-ment techniques for external cooling of anadvanced reactor vesselD.USA:PennsylvaniaStateUniversity,2005.3THEOFANOUS T G,LIU C,ADDITON S,etal.In-vessel coolability and retention of a coremeltJJ.Nuclear Engineering and Design,1997,169(1-3):1-48.4薛艳芳，刘宇生，常华健，等流道间隙变化对RPV外壁面CHF的影响试验研究CJ/第十六届全国反应堆热工流体学术会议：成都：中国核学会核能动力分会反应堆热工流体专业委员会，中核核反应堆热工水力技术重点实验室，2 0 19.5YANGJ,CHEUNG F B,REMPEJ L,et al.Critical heat flux for downward-facing boiling ona coated hemispherical 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