Le frasi sono tutte corrette. La 1 e la 3 non presentano difficoltà: nella 1 gli eventi futuri dell'arrivare e del tornare sono rappresentati con il congiuntivo presente, che in effetti può avere la funzione di presente proiettato nel futuro, e con il futuro semplice, quindi senza specificare il dettaglio dell'anteriorità nel futuro (opzione del tutto normale); nella 3 il dettaglio dell'anteriorità è specificato per mezzo del futuro anteriore. La 2 e la 4 presentano il problema del congiuntivo passato usato per descrivere un evento futuro successivo rispetto a un altro evento (tanto che nella 4 l'altro evento è espresso con il futuro anteriore). Si noti che il congiuntivo passato può descrivere regolarmente un evento futuro precedente rispetto a un altro, perché la sua funzione può essere soltanto anaforica, ovvero quella di indicare che l'evento è precedente a un altro, a prescindere di quando esso sia avvenuto (per esempio, in una frase come "Quando tornerò dal viaggio ti accorgerai che ti sono mancato" sono mancato è un evento futuro). Il problema qui è che l'evento espresso con il congiuntivo passato (siano arrivati) è successivo, non precedente all'altro con cui è in relazione (torneremo / saremo tornati).
La ragione di questa scelta apparentemente illogica è che la congiunzione prima che spinge a considerare l'evento descritto all'interno della proposizione come la conclusione di un processo. Nelle frasi, quindi, prima che i miei nipoti siano arrivati è interpretato come 'prima che si concluda il processo dell'arrivo dei miei nipoti'. 
Per quanto riguarda la validità delle frasi, ognuna veicola sfumature semantiche diverse, quindi va scelta in base al significato che si vuole intendere. Quelle con il futuro anteriore sottolineano la relazione dell'informazione del tornare con quella dell'arrivare, mentre quelle con il futuro semplice indicano che l'informazione del tornare ha una sua autonomia rispetto a quella dell'arrivare. Quelle con il congiuntivo presente rappresentano l'arrivare come un evento momentaneo, cioè puntano l'attenzione sul momento dell'arrivo, quelle con il congiuntivo passato lo rappresentano come la fine di un processo, quindi puntano l'attenzione sul processo che ha portato all'evento.
Fabio Ruggiano