Lo mas probable es que tengas problema con tu xml, ya que cuando esa mal hecho el sistema no lo reconoce
aca te muestro un ejemplo en donde
<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="yes"?>
<INICIO>
<ENCABEZADO>
<ID_SESION>19</ID_SESION>
</ENCABEZADO>
<ENCABEZADO>
<ID_SESION>20</ID_SESION>
</ENCABEZADO>
</INICIO>
var xml = oXML.responseXML.documentElement;
document.write('<table>');
for (i = 0; i < xml.getElementsByTagName('ENCABEZADO').length; i++){
var item = xml.getElementsByTagName('ENCABEZADO')[i];
var id = item.getElementsByTagName('ID_SESION')[0].firstChild.data;
}