材料在使用过程中所受的疲劳破坏，在大多数情况下是从材料的表面开始或受材料表面性能控制，如果在材料的表面制备出一定厚度、性能优异的纳米结构表层，即实现表面纳米化，就可以通过表面组织性能的优化来提高材料的疲劳性能。 本文采用表面机械研磨处理(SMAT)方法，应用金属材料表面纳米化实验机对X80管线钢焊接接头试样进行表面处理，并对表面处理后的试样进行金相显微观察、透射电镜、显微硬度测量和扫描电镜观察和表征。对不同的表面处理工艺(处理时间分别为60分钟和90分钟)的试样进行疲劳试验，研究表面处理对处理样品的低周疲劳行为的影响，最后用扫描电镜观察疲劳试样断口并进行分析。 研究结果表明：通过表面机械研磨处理X80管线钢焊接接头，在焊接接头表面层获得了纳米层组织，母材、热影响区和焊缝表层平均晶粒尺寸为6.7nm、8.7nm和13.4nm。纳米化处理提高了焊接接头的疲劳寿命，处理60分钟试样疲劳寿命较原始焊态提高了1.67～3.79倍，处理90分钟试样疲劳寿命较原始焊态提高了2.567～7.46倍：也提高了焊接接头的疲劳极限(对应于2×106周次)，处理60分钟试样较原始焊态试样疲劳极限提高10.02％，处理90分钟试样较原始焊态试样疲劳极限提高15.64％。