灭亡后，李殷衡效力后梁开国皇帝梁太祖，为右补阙。开平二年（908年），太祖派膳部郎中赵光裔充官告使，李殷衡为副，出使控制清海军且名义附庸于梁的军阀刘隐，授其清海军和静海军节度使。赵光裔和李殷衡到清海军后，刘隐将他们留在自己的幕府，没有送他们回梁。李殷衡因中原多兵戈，于是乐于安居岭南。刘隐对他敬重礼待，多次让他参与军事规划，署为节度判官。
效力刘䶮.贞明三年（917年），刘隐的弟弟和继任者刘䶮称大越皇帝（不久改国号汉，故史称南汉）。他任李殷衡、赵光裔和杨洞潜为宰相，授同中书门下平章事