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在核压力容器制造过程中，特厚钢板焊接质量直接影响着整个反应堆的安全运行，而焊接过程中的温度场分布以及焊后的残余应力分布对整个焊缝区域的影响尤为重要。本文以承压材料SA508Gr4钢为研究对象，通过计算机模拟技术计算钢板焊接过程的温度场及应力场并进行试验验证，掌握残余应力分布规律及焊后变形情况，建立了热影响区宽度的预测方法，最终达到控制材料焊接成型质量、预测接头局部质量的目的。分别采用差热分析仪、淬火膨胀仪、热模拟实验机测定SA508Gr4钢焊接模拟计算时所需的材料热物理性能参数，同时对该材料的高温力学性能进行分析并绘制SH-CCT图，综合评定其焊接性。SH-CCT图表明，在焊接热影响区组织连续转变过程中，只有马氏体和贝氏体转变区，t8/5在4.6~15s时，冷却形成板条状马氏体；当t8/5大于1200s时，则完全转变为贝氏体组织；此外，SA508Gr4钢的高温抗拉强度在800~1250℃范围内随温度的升高而降低，高温塑性较好，但存在偏向高温侧的第Ⅱ脆性区，尤其在1230℃拉伸时，断口呈明显的脆性断裂，断面收缩率仅为50%，脆性断裂主要是氧化物沿晶界析出所致。在SA508Gr4特厚板焊接时，淬硬倾向严重，焊接性较差，需通过控制焊接工艺并且在200℃以上焊前预热来保证质量。基于以上数据基础，应用数值模拟技术建立SA508Gr4钢板X形坡口双面单道焊接实体模型，采用分层加载热源以及添加体生热率修正系数的方法，对电弧焊温度场和应力场进行计算及试验验证。结果显示，在首道焊后，试板两端在厚度方向向上翘曲2.53mm，第二道焊后，试板向上翘曲变为向下偏移1.75mm。残余应力测定值与模拟值基本吻合，距焊缝中心20mm位置的横向残余应力为550Mpa拉应力，中心处为压应力，而纵向残余应力主要为拉应力。通过研究热输入对过热区、相变重结晶区、不完全重结晶区组织及宽度的影响规律，模拟计算不同热输入下的焊接热循环过程，建立热影响区及子区宽度预测方法。预测发现SA508Gr4钢接头热影响区宽度中性能较不稳定的过热区及不完全重结晶区宽度占优，需要通过焊后热处理来改善接头性能。