Исследовано влияние режимов высокочастотной механической проковки на повышение сопротивления усталости стыковых сварных соединений стали Ст3сп. Различная технология подготовки образцов для исследований позволила установить, что количественный вклад в повышение предела выносливости сварных соединений остаточных напряжений сжатия, деформационного упрочнения поверхностного слоя канавки, образующейся после проковки узкой зоны сплавления шва с основным металлом, и изменения концентрации напряжений после высокочастотной механической проковки составляет 57, 37 и 6 %, соответственно. Показано, что между глубиной канавки и глубиной пластически деформированного слоя материала имеется корреляция. Предложена методика определения пределов выносливости стыковых сварных соединений после разных режимов проковки по глубине канавки и пластически деформированного слоя материала, используя экспериментальные данные измерения микротвердости, а также в исследованном диапазоне изменения амплитуды колебаний рабочего инструмента.