Mediauppspelning stöds inte på den här enheten
Segern innebär att irländarna kommer att möta Frankrike i söndags final på World League 2 turneringen.
Wales kommer också att göra de sista kvalen i Johannesburg om de slår Skottland på tredje plats play-off.
Gareth Furlong satte Wales före Shane O'Donoghue, Ben Walker och Neal Glassey nettade för irländarna.
Irland, 10:e i världsrankningen, var starka favoriter att stå för den 34:e walesiska, men besökarna gav upphov till en stark utmaning.
Furlongs tidiga mål från en straffhörna lämnade Wales framåt efter öppningen kvartalet men O'Donoghue och Walker slog i snabb följd i andra kvartalet för att ge värdarna en halvtid ledning.
Wales hade ett par chanser i det tredje kvartalet - inklusive en missad straffhörna - innan Glassey förseglade Irlands seger genom att nät i början av det sista kvartalet.
Frankrike tjänade en 2-0 seger över skottarna i lördagens andra semifinal.
Irlands män garanterade sig en plats vid finalen VM kvalturnering på sommaren genom att slå Wales 3-1 på Stormont på lördag.