含氢气体的输送使管线钢面临氢脆失效的风险,而焊接接头存在严重的组织不均匀和残余拉应力,更容易发生氢脆。鉴于环境氢脆往往起裂于材料表面,超声冲击能够在改善表层组织的同时引入压应力,有望降低管线钢的氢脆敏感性。因此,本文采取超声滚压辅助加热的方式,对X80钢焊接接头中氢脆敏感性最高的粗晶区进行表面强化处理,综合分析超声处理对其环境氢脆的影响规律及作用机理。以X80钢焊接热影响区粗晶区为研究对象,通过环境慢应变速率拉伸（SSRT）试验,研究超声处理对材料氢脆敏感性的影响。结果显示:表面处理使粗晶区的氢脆指数由47.54%降至39.62%。分析认为,SSRT试验结果仅能够反映组织的影响,而无法反映表面压应力的影响。通过电子背散射衍射（EBSD）进行晶粒尺寸统计,发现处理前原始态试样平均晶粒尺寸为30μm~40μm,处理后冲击态试样表层晶粒细化至2.41μm,晶粒细化应是表面处理影响材料氢脆敏感性的重要组织因素。氢致塑性损失的程度,首先与超声处理引起的材料表层自身力学性能的变化有关。表层试样微拉伸结果显示:相比原始态试样,冲击态试样抗拉强度提高34.89%,断后伸长率提高25.00%,静力韧度提高37.03%。表面强化显著提高了材料表层的塑韧性。基于XRD图谱进行试样表层的位错密度计算,原始态试样位错密度为1.33×1014/m2,冲击态试样增加至7.12×1014/m2。综合考虑晶粒尺寸的分析结果,表层性能变化是细晶强化与形变强化共同作用的效果。氢致塑性损失的程度,还与材料表层的氢捕获能力相关。恒温条件的氢渗透试验结果显示:相比原始态试样,冲击态试样的氢扩散系数下降46.04%,而吸附氢浓度与氢陷阱密度分别上升56.88%与456.03%。通过变温条件的氢渗透试验,得到氢陷阱结合能Eb=26.36k J/mol,确定新增氢陷阱为位错或者小角度晶界。通过EBSD晶界角度统计,确定小角度晶界占比63.62%。分析认为,位错或晶界增殖虽然可以提高材料塑韧性,但同时也会使捕获氢浓度提高,矛盾作用结果导致超声处理仅能使材料氢脆指数小幅度降低。