目前油气管道的焊接方法仍以常规熔化焊工艺为主，依然存在着生产成本高、焊接质量保证困难、焊接效率低等问题。径向摩擦焊作为一种新型的钢管对接工艺方法，以其高效、优质的工艺特点，在未来的管道建设中具有广阔的应用前景。根据径向摩擦焊接工艺要求，基于自主研发的HSMZ-80混合型轴向摩擦焊机，通过对焊机机械系统、液压系统和控制系统进行全面改造，成功在轴向摩擦焊机上实现径向摩擦焊接功能。为实现径向环与钢管径向摩擦焊接，在改造的轴向摩擦焊机上先后进行了开式径向环与45钢棒径向摩擦焊接工艺研究、闭式径向环与45钢棒径向摩擦焊接工艺研究和闭式径向环与37CrMnMo钢管径向摩擦焊接工艺研究。通过对径向环在摩擦焊接过程中受力、变形和摩擦扭矩分析，对径向环结构参数进行了设计，通过焊接工艺试验确定了合理的径向环结构尺寸。为探索径向摩擦焊接工艺参数，对开式径向环与钢棒、闭式径向环与钢棒和闭式径向环与钢管先后进行焊接工艺正交试验，确定了良好的焊接工艺参数。闭式径向环与钢棒/钢管径向摩擦焊接工艺试验在时间+位移控制基础上，采用峰值扭矩控制成功解决了电机堵转问题。闭式径向环与钢管径向摩擦焊接采用膨胀栓支撑钢管，有效防止钢管径向收缩变形，提高了焊接接头质量。本研究对45钢径向环与37CrMnMo钢管径向摩擦焊接接头进行了宏观形貌观察、剪切试验、显微硬度试验、剪切断口扫描电镜试验及金相组织试验等相关检测分析，检测结果表明：在适当的焊接工艺参数下，径向摩擦焊接接头成型良好；焊缝平均抗剪强度高达400MPa，高于45钢母材抗剪强度；焊接接头显微硬度从两侧母材到热影响区再到焊缝中心呈逐渐升高趋势，在距焊缝中心1mm宽度的区域显微硬度值最高；焊接接头组织良好，从两侧母材到热影响区再到焊缝中心，晶粒尺寸逐步细化，同时焊接接头无气孔、夹渣、裂纹等焊接缺陷。钢管径向摩擦焊接工艺研究结果表明，在适当的焊接工艺参数下成功实现了钢管径向摩擦焊接，焊接接头金相组织和力学性能良好。本研究丰富了径向摩擦焊接工艺方法基础数据，进一步揭示了径向摩擦焊接过程的相关机理和规律，有助于径向摩擦焊接工艺方法向油气管道焊接应用拓展。