Między styczniem a marcem 1951 roku „Willemoes” przeszedł modernizację uzbrojenia (zamiana czterech działek kalibru 20 mm na trzecie kalibru 40 mm, wymiana wyrzutni torped na kalibru 533 mm i miotaczy bomb głębinowych). 1 kwietnia przeklasyfikowano go na niszczyciel przybrzeżny i przyporządkowano nowy znak burtowy D321.
W dniach 18-26 czerwca 1952 roku brał udział w manewrach NATO Castenets na Morzu Północnym i w kanale La Manche, po czym we wrześniu ponownie brał udział w manewrach NATO Main Brace. W dniach 10-13 września 1953 roku złożył wizytę w Belfaście. Wycofany później do rezerwy do początku 1957 roku.
We wrześniu – październiku 1957 roku został przezbrojony w nowe działka kalibru 40 mm. 1 września 1958 roku został przeklasyfikowany na okręt patrolowy, ze zmianą znaku na P520. Brał udział w dalszych ćwiczeniach i odwiedzinach portów zagranicznych. W dniach 21-25 maja 1959 roku „Willemoes” i „Huitfeld” z okrętem-bazą „Ægir” złożyły wizytę w Polsce w Gdyni. W dniach 24-28 lutego 1961 roku oba okręty i fregata „Valdemar Sejr” odwiedziły Oslo. 21 listopada 1963 roku „Willemoes” uratował załogę szwedzkiego kutra rybackiego „Fylgia” w rejonie Lassø. W dniach 4-8 czerwca 1964 roku „Willemoes” ponownie odwiedził Gdynię z fregatą „Esbern Snare” (typu Hunt).